JP2023109066A - 液体循環装置及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの詰まりを判定できる液体循環装置及び液体吐出装置を提供すること。【解決手段】液体循環装置は、第１ポンプと、第２ポンプと、フィルタと、バッファタンクと、圧力センサと、制御部と、を備える。第１ポンプは、液体補給タンクの液体を液体吐出ヘッドに供給する。第２ポンプは、前記液体吐出ヘッドから前記液体を回収し、前記液体補給タンクに供給する。フィルタは、前記液体補給タンク及び前記液体吐出ヘッドの間の流路に設けられる。バッファタンクは、前記フィルタ及び前記液体吐出ヘッドの間の流路、並びに、前記液体吐出ヘッド及び前記第２ポンプの間の流路に接続され、前記第１ポンプから吐出された前記液体が流入する。圧力センサは、前記バッファタンク内の圧力を検出する。制御部は、前記バッファタンクの圧力に基づいて前記液体吐出ヘッドのノズル面圧を調整する調整循環中の前記第２ポンプの駆動電圧に基づき前記フィルタの詰まりを判定する。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、液体循環装置及び液体吐出装置に関する。

従来、液体を吐出する液体吐出装置において、二つのポンプにより液体を循環させる液体循環装置が知られている。このような液体循環装置には、液体循環装置の内外のいずれかに、異物除去等の用途のフィルタが接続される。このフィルタは様々な要因で詰まることがあるが、この詰まりを検知できなかった。フィルタの詰まりの検知方法は流量センサや複数の圧力センサで循環流量の低下を検知する方法があるが、部品増、空間的制約によりコスト増、装置が大きくなる等の懸念がある。

特開2019-137021号公報

本発明は、フィルタの詰まりを判定できる液体循環装置及び液体吐出装置を提供することを目的とする。

液体循環装置は、第１ポンプと、第２ポンプと、フィルタと、バッファタンクと、圧力センサと、制御部と、を備える。第１ポンプは、液体補給タンクの液体を液体吐出ヘッドに供給する。第２ポンプは、前記液体吐出ヘッドから前記液体を回収し、前記液体補給タンクに供給する。フィルタは、前記液体補給タンク及び前記液体吐出ヘッドの間の流路に設けられる。バッファタンクは、前記フィルタ及び前記液体吐出ヘッドの間の流路、並びに、前記液体吐出ヘッド及び前記第２ポンプの間の流路に接続され、前記第１ポンプから吐出された前記液体が流入する。圧力センサは、前記バッファタンク内の圧力を検出する。制御部は、前記バッファタンクの圧力に基づいて前記液体吐出ヘッドのノズル面圧を調整する調整循環中の前記第２ポンプの駆動電圧に基づき前記フィルタの詰まりを判定する。

図１は、一実施形態に係るプリンタの構成例についての説明図である。 図２は、一実施形態に係る液体吐出装置の構成例についての説明図である。 図３は、一実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成例についての説明図である。 図４は、一実施形態に係る圧電ポンプの構成例についての説明図である。 図５は、一実施形態に係るモジュール制御部の構成例についての説明図である。 図６は、一実施形態に係るモジュール制御部によるノズル面圧の制御についての流れ図である。 図７は、一実施形態に係るフィルタ詰まり判定処理についての流れ図である。 図８は、一実施形態に係る液体循環装置の内部フィルタに目詰まりが生じたときの加圧ポンプの出力及び減圧ポンプの出力の例を示す説明図である。 図９は、一実施形態に係る液体循環装置の外部フィルタに目詰まりが生じたときの加圧ポンプの出力及び減圧ポンプの出力の例を示す説明図である。

以下、一実施形態に係る液体循環装置３０、液体循環装置３０を備える液体吐出装置１０並びに液体吐出装置１０を備えるプリンタ１について、図１乃至図９を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１はプリンタ１の構成を模式的に示す側面図である。図２は液体吐出装置１０の構成を示す説明図である。図３は液体吐出ヘッド２０の構成を示す説明図である。図４は第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の構成を示す説明図である。

図１に示すプリンタ１は、複数の液体吐出装置１０と、液体吐出装置１０を移動可能に支持するヘッド支持機構１１と、記録媒体Ｓを移動可能に支持する媒体支持機構１２と、ホスト制御装置１３と、を備える。プリンタ１は、液体としてのインクを吐出するインクジェット記録装置である。

液体吐出装置１０は、液体として例えばインクIを液体吐出ヘッド２０から吐出することで、対向して配される記録媒体Ｓに所望の画像を形成する。図１に示すように、複数の液体吐出装置１０が、所定の方向に並列して配置されヘッド支持機構１１に支持される。液体吐出装置１０は、液体吐出ヘッド２０、液体循環装置３０を一体に備える。また、液体吐出装置１０は、インク補給タンク（液体補給タンク）としてのカートリッジ５１と、カートリッジ５１及び第１循環ポンプ３３の間の流路に設けられる外部フィルタ５２と、を備える。カートリッジ５１及び外部フィルタ５２は、例えば、交換可能に形成される。カートリッジ５１は、インクを保有可能に構成され、内部の空気室は大気開放されている。外部フィルタ５２は、インク内の異物を除去する。

なお、液体吐出装置１０は、交換可能なカートリッジ５１ではなく、液体を補充可能な液体補給タンク５１を備える構成であってもよい。このような液体補給タンク５１及び外部フィルタ５２は、液体循環装置３０に一体に設けられる構成であってもよい。

複数の液体吐出装置１０は、複数の色、例えばシアンインク、マゼンタインク、イエロインク、ブラックインク、ホワイトインクを、それぞれ吐出するが、使用するインクIの色あるいは特性は限定されない。たとえばホワイトインクに換えて、透明光沢インク、赤外線または紫外線を照射したときに発色する特殊インク等を吐出可能である。複数の液体吐出装置１０は、それぞれ使用するインクが異なるものの同じ構成である。

まず液体吐出ヘッド２０について説明する。
図３に示される液体吐出ヘッド２０は、インクジェットヘッドであり、インクが流入する供給口２０１、インクが流出する回収口２０２、複数のノズル孔２１１を有するノズルプレート２１と、基板２２と、基板２２に接合されたマニフォルド２３と、を備える。

基板２２は、ノズルプレート２１に対向して接合され、ノズルプレート２１との間に複数のインク圧力室２５を含む所定のインク流路２８を形成する所定形状に構成されている。基板２２は、同じ列の複数のインク圧力室２５の間に配される隔壁を備える。基板２２の、各インク圧力室２５に面する部位には、電極２４１，２４２を備えるアクチュエータ２４が設けられている。

アクチュエータ２４は、ノズル孔２１１に対向配置されており、アクチュエータ２４とノズル孔２１１との間にインク圧力室２５が形成される。アクチュエータ２４は駆動回路に接続される。液体吐出ヘッド２０は、モジュール制御部３８の制御によりアクチュエータ２４が電圧に応じて変形することで、対向配置されたノズル孔２１１から液体を吐出させる。

次に液体循環装置３０について説明する。
図２に示すように、液体循環装置３０は、金属製の連結部品により液体吐出ヘッド２０の上部に一体に連結されている。液体循環装置３０は、液体吐出ヘッド２０を通る液体が循環可能に構成された所定の循環流路３１、第１循環ポンプ３３、バイパス流路３４、バッファ装置１００としてのバッファタンク３５、第２循環ポンプ３６、開閉バルブ３７、及び液体吐出動作を制御するモジュール制御部３８を備える。

まず循環流路３１について説明する。
循環流路３１は、第１流路３１１、第２流路３１２、第３流路３１３、及び第４流路３１４を備える。また、循環流路３１は、フィルタ３１５を備える。第１流路３１１は、インク補給タンクであるカートリッジ５１と第１循環ポンプ３３を接続する。第２流路３１２は、第１循環ポンプ３３と液体吐出ヘッド２０の供給口２０１とを接続する。第３流路３１３は、液体吐出ヘッド２０の回収口２０２と第２循環ポンプ３６とを接続する。第４流路３１４は、第２循環ポンプ３６とカートリッジ５１とを接続する。

第１流路３１１及び第４流路３１４は、金属または樹脂材料で構成されるパイプと、パイプの外面を覆うチューブとを備える。第１流路３１１及び第４流路３１４のパイプの外面を覆うチューブは、例えばＰＴＦＥチューブである。フィルタ３１５は、インクの流れ方向で液体吐出ヘッド２０の一次側の流路、例えば、第１流路３１１又は第２流路３１２に設けられる。

具体例として、フィルタ３１５は、第２流路３１２に設けられる。また、フィルタ３１５は、第２流路３１２の、第２流路３１２に接続されるバイパス流路３４よりも一次側（第１循環ポンプ３３側）に設けられる。フィルタ３１５は、インクを濾過する。フィルタ３１５は、インク内の異物を除去する。フィルタ３１５は、液体循環装置３０に設けられる内部フィルタである。以下、説明のために、フィルタ３１５を内部フィルタ３１５として説明する。

循環流路３１を循環するインクは、カートリッジ５１から第１流路３１１、第１循環ポンプ３３、第２流路３１２、及び液体吐出ヘッド２０の供給口２０１を通って液体吐出ヘッド２０内に至る。また、循環流路３１を循環するインクは、液体吐出ヘッド２０から液体吐出ヘッド２０の回収口２０２、第３流路３１３、第２循環ポンプ３６、及び第４流路３１４を通ってカートリッジ５１に至る。

次に第１循環ポンプ（第１ポンプ）３３及び第２循環ポンプ（第２ポンプ）３６について説明する。
第１循環ポンプ３３は、液体を送り出すポンプである。第１循環ポンプ３３は、第１流路３１１から第２流路３１２に向けて液体を送り出す。即ち、第１循環ポンプ３３は、アクチュエータの動作によりインク補給タンクであるカートリッジ５１からインクを吸い上げ、液体吐出ヘッド２０に供給する加圧ポンプである。

第２循環ポンプ３６は、液体を送り出すポンプである。第２循環ポンプ３６は、第３流路３１３から第４流路３１４に向けて液体を送り出す。即ち、第２循環ポンプ３６は、アクチュエータの動作により液体吐出ヘッド２０からインクを回収し、カートリッジ５１に補給する減圧ポンプである。

第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６は、例えば図４に示されるように圧電ポンプ６０として構成されている。圧電ポンプ６０は、ポンプ室５８と、ポンプ室５８に設けられ電圧により振動する圧電アクチュエータ５９と、ポンプ室５８の入口及び出口に配された逆止弁６１，６２と、を備える。圧電アクチュエータ５９は、例えば約５０Ｈｚから２００Ｈｚの周波数で振動可能に構成される。第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６は、配線により駆動回路に接続されモジュール制御部３８の制御によって制御可能に構成されている。

例えば、圧電アクチュエータ５９に印加される電圧が変化することにより、図４の下図及び上図に示されるように、ポンプ室５８を収縮させる方向、またはポンプ室５８を拡張させる方向に圧電アクチュエータ５９が変形する。これにより、ポンプ室５８の容積が変化する。例えば、圧電アクチュエータ５９がポンプ室５８を拡張させる方向に変形した場合、ポンプ室５８の入口の逆止弁６１が開き、ポンプ室５８にインクが引き入れられる。また例えば、圧電アクチュエータ５９がポンプ室５８を収縮させる方向に変形した場合、ポンプ室５８の出口の逆止弁６２が開き、ポンプ室５８のインクが他方に送り出される。この動作の繰り返しにより、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６は、それぞれ一方からインクを引き入れ、他方からインクが送り出す。

なお、圧電アクチュエータ５９の最大変化量は、圧電アクチュエータ５９に印加される電圧に応じている。圧電アクチュエータ５９に印加される電圧が大きくなると、圧電アクチュエータ５９の最大変化量が大きくなる。また、圧電アクチュエータ５９に印加される電圧が小さくなると、圧電アクチュエータ５９の最大変化量が小さくなる。また、圧電ポンプ６０の送液能力は、圧電アクチュエータ５９の最大変化量に応じている。即ち、モジュール制御部３８は、圧電アクチュエータ５９に印加する電圧を制御することにより、圧電ポンプ６０の送液能力を制御する。

次にバイパス流路３４及びバッファタンク３５について説明する。
バイパス流路３４は、第２流路３１２と、第３流路３１３とを接続する流路である。バイパス流路３４は、循環流路３１における液体吐出ヘッド２０の一次側である供給口２０１と、液体吐出ヘッド２０の二次側である回収口２０２とを、液体吐出ヘッド２０を通らずに短絡的に接続する。

バイパス流路３４にはバッファタンク３５が接続されている。具体的には、バイパス流路３４は、バッファタンク３５の一対の側壁の下部の所定箇所と第２流路３１２とを接続する第１バイパス流路３４１と、バッファタンク３５の一対の側壁の下部の所定箇所と第３流路３１３とを接続する第２バイパス流路３４２とを備える。

例えば、第１バイパス流路３４１及び第２バイパス流路３４２は、同じ長さ及び同じ径を有し、いずれも循環流路３１よりも小径に構成されている。例えば、循環流路３１の直径は、第１バイパス流路３４１及び第２バイパス流路３４２の直径の２倍～５倍程度に設定される。第１バイパス流路３４１及び第２バイパス流路３４２は、第２流路３１２と第１バイパス流路３４１との接続位置と液体吐出ヘッド２０の供給口２０１との距離と、第３流路３１３と第２バイパス流路３４２との接続位置と液体吐出ヘッド２０の回収口２０２との距離とが等しくなるように設けられている。

バッファタンク３５は、バイパス流路３４の流路断面積よりも大きい流路断面積を有し、液体を貯留可能に構成されている。バッファタンク３５は、例えば上壁、下壁、後壁、前壁、及び左右一対の側壁を有し、内部に液体を貯留する収容室３５１を形成する矩形の箱状に構成されている。第１バイパス流路３４１とバッファタンク３５との接続位置と、第２バイパス流路３４２とバッファタンク３５との接続位置とは、同じ高さに設定される。バッファタンク３５内の収容室３５１の下部領域には、バイパス流路３４を流れるインクが配され、収容室３５１の上部領域には空気室が形成される。すなわちバッファタンク３５は、所定量の液体及び空気が貯留可能である。また、バッファタンク３５には、バッファタンク３５内の空気室を大気開放可能に構成された開閉バルブ３７、及び圧力センサ３９が設けられている。

開閉バルブ３７は、例えば電源が入った時に開き、電源が切れたら閉じる、ノーマルクローズのソレノイド開閉バルブである。開閉バルブ３７は、モジュール制御部３８の制御により開閉されることで、バッファタンク３５の空気室を大気に対して開閉可能に構成される。即ち、開閉バルブ３７が開くことで、バッファタンク３５は、大気開放となる。

圧力センサ３９は、バッファタンク３５内の空気室の圧力を検出し、圧力の値を示す圧力データをモジュール制御部３８へ送る。開閉バルブ３７が開いており、バッファタンク３５の空気室が大気に対して開放されている場合、圧力センサ３９が検出する圧力データは、大気圧と等しい値になる。圧力センサ３９は、開閉バルブ３７が閉じており、バッファタンク３５の空気室が大気に対して開放されていない場合のバッファタンク３５の空気室の圧力を検出する。

圧力センサ３９は、例えば半導体ピエゾ抵抗圧力センサを利用して圧力を電気信号として出力する。半導体ピエゾ抵抗圧力センサは、外部からの圧力を受けるダイヤフラムと、このダイヤフラムの表面に形成された半導体歪ゲージとを備える。半導体ピエゾ抵抗圧力センサは、外部からの圧力によるダイヤフラムの変形に伴い歪ゲージに生じるピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換して圧力を検出する。

次に、モジュール制御部３８について説明する。
図５は、モジュール制御部３８の構成例について説明する為の説明図である。
モジュール制御部３８は、液体吐出ヘッド２０、第１循環ポンプ３３、第２循環ポンプ３６、及び開閉バルブ３７の動作を制御する。モジュール制御部３８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、メモリ７２、通信インターフェース７３、循環ポンプ駆動回路７４、バルブ駆動回路７６、及び液体吐出ヘッド駆動回路７７を備える。

ＣＰＵ７１は、演算処理を実行する演算素子（たとえば、プロセッサ）である。ＣＰＵ７１は、メモリ７２に記憶されているプログラムなどのデータに基づいて種々の処理を行う制御部である。ＣＰＵ７１は、メモリ７２に格納されているプログラムを実行することにより、種々の制御を実行可能な処理回路である。

メモリ７２は、種々の情報を記憶する記憶装置である。メモリ７２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）７２１、及びＲＡＭ（Random Access Memory）７２２を備える。

ＲＯＭ７２１は、読み出し専用の不揮発性メモリである。ＲＯＭ７２１は、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。例えば、ＲＯＭ７２１は、圧力制御に用いられる制御データとして、ノズル孔２１１のインク圧力を算出する算出式や、設定圧力範囲、第１閾値、第２閾値、第３閾値及び第４閾値などの各種設定値を記憶する。

第１閾値は、例えば、加圧ポンプである第１循環ポンプ３３の調整最大値である。第２閾値は、例えば、減圧ポンプである第２循環ポンプ３６の調整最大値である。第３閾値は、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５のいずれかを目詰まりと判定する閾値である。第３閾値は、例えば、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５が目詰まりを起こしているときの第１循環ポンプ３３及び／又は第２循環ポンプ３６の出力値である。例えば、第３閾値は、第２循環ポンプ３６の圧電アクチュエータ５９が動作可能な駆動電圧の最小値（調整最小値）である。

第４閾値は、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の目詰まりを判定する時間である。第４閾値は、例えば、第２循環ポンプ３６の出力が第３閾値となってから、第２循環ポンプ３６の出力が維持されることで、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５が目詰まりを起こしていると判定するまでの時間である。本実施形態の例において、第４閾値は、例えば、１０秒である。

ＲＡＭ７２２は、ワーキングメモリとして機能する揮発性のメモリである。ＲＡＭ７２２は、ＣＰＵ７１の処理中のデータなどを一時的に格納する。また、ＲＡＭ７２２は、ＣＰＵ７１が実行するプログラムを一時的に格納する。

通信インターフェース７３は、他の機器と通信するインターフェースである。通信インターフェース７３は、例えば、液体吐出装置１０に印刷データを送信するホスト制御装置１３との通信を中継する。

循環ポンプ駆動回路７４は、ＣＰＵ７１の制御に基づき、圧電ポンプ６０の圧電アクチュエータ５９に駆動電圧を印加し、圧電ポンプ６０を駆動する。これにより、循環ポンプ駆動回路７４は、循環流路３１にインクを循環させる。循環ポンプ駆動回路７４は、循環ポンプ毎に設けられている。第１循環ポンプ３３に接続された循環ポンプ駆動回路７４は、第１循環ポンプ３３の圧電アクチュエータ５９に駆動電圧を印加する。第２循環ポンプ３６に接続された循環ポンプ駆動回路７４は、第２循環ポンプ３６の圧電アクチュエータ５９に駆動電圧を印加する。

バルブ駆動回路７６は、ＣＰＵ７１の制御に基づき、開閉バルブ３７を駆動させ、バッファタンク３５の空気室を大気開放させる。

液体吐出ヘッド駆動回路７７は、ＣＰＵ７１の制御に基づき、液体吐出ヘッド２０のアクチュエータ２４に電圧を印加して液体吐出ヘッド２０を駆動させ、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１１からインクを吐出させる。

上記の構成において、ＣＰＵ７１は、通信インターフェース７３によって外部端末であるホスト制御装置１３と通信することにより、動作条件等の各種情報を受信する。また、ＣＰＵ７１が取得する各種情報は、通信インターフェース７３経由でプリンタ１のホスト制御装置１３に送られる。

また、ＣＰＵ７１は、圧力センサ３９から検知結果を取得し、取得した検知結果に基づいて、循環ポンプ駆動回路７４、及びバルブ駆動回路７６の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ７１は、圧力センサ３９の検知結果に基づき、循環ポンプ駆動回路７４を制御することにより、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の送液能力を制御する。これにより、ＣＰＵ７１は、ノズル孔２１１のインク圧力を調整する。

また、ＣＰＵ７１は、バルブ駆動回路７６を制御することにより、開閉バルブ３７を開閉させる。これにより、ＣＰＵ７１は、バッファタンク３５の液位を調整する。

また、ＣＰＵ７１は、圧力センサ３９から検知結果を取得し、取得した検知結果に基づいて、液体吐出ヘッド駆動回路７７を制御することにより、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１１から記録媒体にインク滴を吐出させる。具体的には、ＣＰＵ７１は、画像データに応じた画像信号を液体吐出ヘッド駆動回路７７に入力する。液体吐出ヘッド駆動回路７７は、画像信号に応じた液体吐出ヘッド２０のアクチュエータ２４を駆動させる。液体吐出ヘッド駆動回路７７が液体吐出ヘッド２０のアクチュエータ２４を駆動した場合、アクチュエータ２４が変形し、アクチュエータ２４と対向する位置のノズル孔２１１のインク圧力（ノズル面圧）が変化する。ノズル面圧は、ノズル孔２１１にインクによって形成されたメニスカスＭｅに対してインク圧力室２５のインクが与える圧力である。ノズル面圧がノズル孔２１１の形状及びインクの特性などによって定まる所定の値を超えた場合、ノズル孔２１１からインクが吐出される。これにより、ＣＰＵ７１は、画像データに応じた画像を記録媒体に形成させる。

また、ＣＰＵ７１は、圧力センサ３９の検知結果に基づき、インク補給タンクであるカートリッジ５１内のインクが不足している可能性があるか否かを判定するインク不足判定処理を実行する。

次に、モジュール制御部３８のＣＰＵ７１によるノズル面圧の制御について説明する。
ＣＰＵ７１は、印刷を行わない場合に、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１１からインク滴が垂れるのを防ぐ為に、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１１のノズル面圧が負圧となるように維持する。また、ＣＰＵ７１は、印刷中に、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１１からインク滴を吐出させるのに十分なノズル面圧（メニスカスＭｅを維持するのに適した圧力）を維持する。ＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の送液能力を制御することにより、液体吐出ヘッド２０のノズル孔２１１のノズル面圧を制御する。

ノズル面圧は、第１循環ポンプ３３の送液能力と、第２循環ポンプ３６の送液能力との相対によって加圧または減圧される。具体的には、第１循環ポンプ３３の送液能力が第２循環ポンプ３６の送液能力よりも強い場合、ノズル面圧は、加圧される。また、第１循環ポンプ３３の送液能力が第２循環ポンプ３６の送液能力よりも弱い場合、ノズル面圧は、減圧される。

図６は、モジュール制御部３８のＣＰＵ７１によるノズル面圧の制御について説明する為の流れ図である。

ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ１において、循環開始の指示を待機する。例えばホスト制御装置１３からの指令により循環開始の指示を検知すると（ＡＣＴ１、ＹＥＳ）、ＡＣＴ２の処理に進む。なお、印字動作として、ホスト制御装置１３は、記録媒体Ｓの搬送方向に対して直交する方向に液体吐出装置１０を往復移動させながら、インク吐出動作を行うことにより記録媒体Ｓに画像を形成する。具体的には、ＣＰＵ７１は、ヘッド支持機構１１に設けられたキャリッジ１１１を記録媒体Ｓの方向に搬送し、矢印Ａ方向に往復移動する。また、ＣＰＵ７１は、画像データに応じた画像信号を液体吐出ヘッド駆動回路７７に供給することにより、画像信号に応じた液体吐出ヘッド２０のアクチュエータ２４を駆動させ、ノズル孔２１１から記録媒体Ｓにインク滴を吐出させる。

ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ２において、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６を駆動し、インク循環動作を開始する。循環流路３１を循環するインクは、カートリッジ５１から第１流路３１１、第１循環ポンプ３３、第２流路３１２、及び液体吐出ヘッド２０の供給口２０１を通って液体吐出ヘッド２０内に至る。また、循環流路３１を循環するインクは、液体吐出ヘッド２０から液体吐出ヘッド２０の回収口２０２、第３流路３１３、第２循環ポンプ３６、及び第４流路３１４を通ってカートリッジ５１に至る。

ＡＣＴ３において、ＣＰＵ７１は、圧力センサ３９から送信されるバッファタンク３５の圧力データを検出する。

ＡＣＴ４において、ＣＰＵ７１は、圧力データからノズル孔２１１のインク圧力を検出する。具体的には、圧力センサ３９から送信されるバッファタンク３５の圧力データに基づいて、所定の演算式を用いて、ノズル孔２１１のインク圧力を算出する。

まず、インクの密度をρ、重力加速度をｇ、バッファタンク３５におけるインクの液面とノズル面の高さ方向の距離をｈとした場合、バッファタンク３５におけるインクの液面とノズル面の高さの水頭差によって発生する圧力はρｇｈとなる。例えば、ＣＰＵ７１は、圧力センサ３９から送信されるバッファタンク３５の圧力データに、圧力ρｇｈを足すことで、ノズルのインク圧力（ノズル面圧）Ｐｎを算出する。

ＣＰＵ７１は、算出したノズル面圧Ｐｎに基づいて、種々の比較を行うことにより、第１循環ポンプ３３の圧電アクチュエータ５９に印加する駆動電圧、及び第２循環ポンプ３６の圧電アクチュエータ５９に印加する駆動電圧を制御することにより、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の送液能力を制御する。これにより、ＣＰＵ７１は、ノズル面圧Ｐｎが適切な値になるように制御する。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２１から設定されたノズル面圧Ｐｎの目標とする圧力である設定圧力範囲を取得する。設定圧力範囲は、１つの値であってもよいし、上限値と下限値とを有する構成であってもよい。また、ＣＰＵ７１は、通信インターフェース７３を介してホスト制御装置１３から逐次設定圧力範囲を取得する構成であってもよい。本例では、設定圧力範囲は、１つの値（設定圧力）であると仮定して説明する。

まず、ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ５において、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力より小さいか否か判断する。

ＣＰＵ７１は、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力より小さいと判断した場合（ＡＣＴ５、ＹＥＳ）、ＡＣＴ６において、加圧ポンプである第１循環ポンプ３３の出力が調整最大値（第１閾値）以上であるか否か判断する。即ち、ＣＰＵ７１は、加圧ポンプである第１循環ポンプ３３を構成する圧電アクチュエータ５９に印加される駆動電圧が、ノズル面圧の制御において圧電アクチュエータ５９が動作可能な駆動電圧の最大値（調整最大値）であるか否か判断する。

ＣＰＵ７１は、加圧ポンプである第１循環ポンプ３３が調整最大値であると判断した場合（ＡＣＴ６、ＹＥＳ）、ＡＣＴ７において、減圧ポンプである第２循環ポンプ３６の駆動電圧を下げる。即ち、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の送液能力を低下させる。この結果、ノズル面圧Ｐｎが加圧される。

ＣＰＵ７１は、ポンプである第１循環ポンプ３３が調整最大値ではないと判断した場合（ＡＣＴ６、ＮＯ）、ＡＣＴ８において、第１循環ポンプ３３の駆動電圧を上げる。即ち、ＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３の送液能力を増加させる。この結果、ノズル面圧Ｐｎが加圧される。

また、ＣＰＵ７１は、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力以上であると判断した場合（ＡＣＴ５、ＮＯ）、ＡＣＴ９において、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力より大きいか否か判断する。

ＣＰＵ７１は、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力より大きいと判断した場合（ＡＣＴ９、ＹＥＳ）、ＡＣＴ１０において、減圧ポンプである第２循環ポンプ３６の出力が調整最大値（第２閾値）以上であるか否か判断する。即ち、ＣＰＵ７１は、減圧ポンプである第２循環ポンプ３６を構成する圧電アクチュエータ５９に印加される駆動電圧が、ノズル面圧の制御において圧電アクチュエータ５９が動作可能な最大値であるか否か判断する。

ＣＰＵ７１は、減圧ポンプが調整最大値であると判断した場合（ＡＣＴ１０、ＹＥＳ）、ＡＣＴ１１において、第１循環ポンプ３３の駆動電圧を下げる。即ち、ＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３の送液能力を低下させる。この結果、ノズル面圧Ｐｎが減圧される。

ＣＰＵ７１は、減圧ポンプが調整最大値ではないと判断した場合（ＡＣＴ１０、ＮＯ）、ＡＣＴ１２において、第２循環ポンプ３６の駆動電圧を上げる。即ち、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の送液能力を増加させる。この結果、ノズル面圧Ｐｎが減圧される。

ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ７において第２循環ポンプ３６の駆動電圧を下げた場合、ＡＣＴ８において第１循環ポンプ３３の駆動電圧を上げた場合、ＡＣＴ１１において第１循環ポンプ３３の駆動電圧を下げた場合、及び、ＡＣＴ１２において第２循環ポンプ３６の駆動電圧を上げた場合に、ＡＣＴ１３において、フィルタ詰まり判定処理を行う。ここで、ＡＣＴ１３により行われるフィルタ詰まり判定処理とは、ＣＰＵ７１が外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５のどちらかが目詰まりを起こしていることを判定する機能である。

ＣＰＵ７１は、フィルタ詰まり判定処理を行うと、ＡＣＴ１４において、フィルタ詰まり判定処理に循環終了指令が出力されたか否か、及び、ホスト制御装置１３から循環終了指令を受け取ったか否か判断する。また、ＣＰＵ７１は、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力より大きくないと判断した場合（ＡＣＴ９、ＮＯ）に、ＡＣＴ１４の処理に移行する。

ＣＰＵ７１は、ホスト制御装置１３から循環終了指令を受け取っていない場合（ＡＣＴ１４、ＮＯ）、ＡＣＴ３の処理に移行する。即ち、ＣＰＵ７１は、循環終了指令を受け取るまでの間、ＡＣＴ３乃至ＡＣＴ１３の処理を繰り返し実行する。これにより、ＣＰＵ７１は、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力になるように逐次制御する。

ＣＰＵ７１は、ホスト制御装置１３から循環終了指令を受け取った場合（ＡＣＴ１４、ＹＥＳ）、ＡＣＴ１５において、インクの循環を終了させる。即ち、ＣＰＵ７１は、循環ポンプ駆動回路７４の動作を停止させることにより、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の動作を停止させる。この結果、カートリッジ５１と循環流路３１との間におけるインクの循環が終了する。

次に、図６のＡＣＴ１３におけるフィルタ詰まり判定処理について図７乃至図９を用いて説明する。図７は、フィルタ詰まり判定処理の一例を示す流れ図である。また、図８は、内部フィルタ３１５に目詰まりが生じているときの第１循環ポンプ３３の駆動電圧及び第２循環ポンプ３６の駆動電圧の例を示す説明図である。図９は、外部フィルタ５２に目詰まりが生じたときの第１循環ポンプ３３の駆動電圧及び第２循環ポンプ３６の駆動電圧の例を示す説明図である。

インクの循環を繰り返し行い、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５でインクの異物を除去した場合、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５において異物による目詰まりを起こす可能性がある。このように、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５において目詰まりを起こした場合、液体吐出ヘッド２０にインクが供給されないか、又は、インクの供給が不足し、ノズル面圧Ｐｎが低下する。

上述した、モジュール制御部３８のＣＰＵ７１によるノズル面圧の制御により、ノズル面圧Ｐｎが低下したときに、ＣＰＵ７１は、ノズル面圧Ｐｎを増加すべく、加圧ポンプである第１循環ポンプ３３の出力を増加させ、減圧ポンプである第２循環ポンプ３６の出力を低下させる。外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５において目詰まりを起こしていない場合には、このＣＰＵ７１による第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の出力制御によって、ノズル面圧Ｐｎが設定圧力となり、その後、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の出力がＡＣＴ７、ＡＣＴ８、ＡＣＴ１１、ＡＣＴ１２のいずれかによって変えられる。しかしながら、外部フィルタ５２または内部フィルタ３１５において目詰まりを起こしていると、加圧ポンプである第１循環ポンプ３３の出力を増加し、減圧ポンプである第２循環ポンプ３６の出力を低下しても、ノズル面圧Ｐｎが増加しない。このため、図８及び図９に示すように、第１循環ポンプ３３の出力が調整最大値となり、第２循環ポンプ３６の出力が調整最小値となる。

そこで、ＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３の出力及び／又は第２循環ポンプ３６の出力に基づいて、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の目詰まりを判定する。

図６の処理によると、ノズル面圧Ｐｎが低下し、設定圧力よりノズル面圧Ｐｎが小さい場合、ＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３の駆動電圧を上げることにより、ノズル面圧Ｐｎが増圧するように制御する（ＡＣＴ８）。次に、ＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３の駆動電圧が調整最大値になった場合（ＡＣＴ６、Ｙｅｓ）、第２循環ポンプ３６の駆動電圧を下げることにより、ノズル面圧Ｐｎが減圧するように制御する（ＡＣＴ７）。第２循環ポンプ３６の駆動電圧を下げてもノズル面圧Ｐｎが設定圧力より小さいままである場合、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の駆動電圧を、圧電アクチュエータ５９が動作可能な駆動電圧の最小値（調整最小値）まで低下させる。例えば、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の出力を調整最小値まで低下させて、所定の時間経過してもノズル面圧Ｐｎが設定圧力より小さい場合、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の少なくとも一方が目詰まりしたと判定する。

具体例として、ＣＰＵ７１は、図７に示されるフィルタ詰まり判定処理を実行することにより、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の少なくとも一方が目詰まりを判定する。

まず、ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ２１において、減圧ポンプである第２循環ポンプ３６の出力が調整最小値であるか否か判断する。具体例としては、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の駆動電圧と第３閾値とを比較し、第２循環ポンプ３６が第３閾値に設定された駆動電圧の範囲内であるか否かを判断する。ここで、第３閾値は、例えば、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が調整最小値に近似する上限値及び下限値を有する。そして、ＣＰＵ７１は、例えば、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が、第３閾値の範囲内であるか否かを判定する。これは、図８及び図９に示す様に、調整最小値における第２循環ポンプ３６の駆動電圧が一定の電圧値を示すのではなく、所定の範囲内で可変するためである。

例えば、ＣＰＵ７１は、処理回路やプログラムの実行等によって計時するタイマー機能を有し、タイマー機能により、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が第３閾値の範囲内になったときにフィルタ詰まりを判定する詰まり検知タイマーとして計時を開始する。例えば、ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７２２上の所定の領域をタイマーとして使用する。

例えば、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が第３閾値の範囲内でないと判定した場合（ＡＣＴ２１、ＮＯ）、ＡＣＴ２２において詰まり検知タイマーをリセットする。即ち、ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７２２上のタイマーに対応した領域の値を０にする。具体例として、ＡＣＴ２２において、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が第３閾値の範囲内でないと判定したＣＰＵ７１は、詰まり検知タイマーをリセットし、計時を行わない。そして、ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ１４の処理に移行する。

ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が第３閾値の範囲内であると判断した場合（ＡＣＴ２１、ＹＥＳ）、ＡＣＴ２３において詰まり検知タイマーをインクリメントする。例えば、ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７２２上の所定の領域の値を＋１する。即ち、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が第３閾値の範囲内であると判断したときから計時を開始し、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が第３閾値の範囲内となってからの経過時間をカウントする。

ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ２４において詰まり検知タイマーで計時した時間が、フィルタ詰まりを判定する時間（第４閾値）以上であるか否か判断する。

ＣＰＵ７１は、詰まり検知タイマーで計時した時間が第４閾値未満であると判定した場合（ＡＣＴ２４、ＮＯ）、ＡＣＴ１４の処理に移行する。

ＣＰＵ７１は、詰まり検知タイマーで計時した時間が第４閾値以上であると判定した場合（ＡＣＴ２４、ＹＥＳ）、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の少なくとも一方で目詰まりが生じているとして、ＡＣＴ２５においてフィルタ詰まり検出フラグを立てる。ＣＰＵ７１は、ＡＣＴ２６において、循環終了指令を出力し、ＡＣＴ１４の処理に移行する。

なお、ＣＰＵ７１は、フィルタ詰まり検出フラグに基づいて、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の少なくとも一方で目詰まりが生じていることを、通信インターフェース７３を介してホスト制御装置１３に送信してもよい。また、プリンタ１が報知手段としてスピーカを備える場合、ＣＰＵ７１は、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の少なくとも一方で目詰まりが生じていることをスピーカから音声出力する構成であってもよい。また、プリンタ１がディスプレイを備える場合、ＣＰＵ７１は、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の少なくとも一方で目詰まりが生じていることをディスプレイに表示させる構成であってもよい。また、ＣＰＵ７１は、液体吐出ヘッド駆動回路７７の動作を停止させることにより、印字を停止させる構成であってもよい。

上記のように構成された液体循環装置３０は、インク補給タンクであるカートリッジ５１から吸い上げ、液体吐出ヘッド２０に供給するインクを、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５で異物を除去する。そして、液体循環装置３０のＣＰＵ７１は、圧力センサ３９が検出した圧力データに基づいて算出された液体吐出ヘッド２０のノズル面圧に基づいて、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６の駆動電圧を制御する。また、ＣＰＵ７１は、第１循環ポンプ３３の出力及び第２循環ポンプ３６の出力に基づいて、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の詰まりを判定する。

即ち、ＣＰＵ７１は、ノズル面圧に基づいて調整される第１循環ポンプ３３の駆動電圧、及び第２循環ポンプ３６の駆動電圧から、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の詰まりによってインクが循環しているか否かを判定する。例えば、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が調整最小値であるときに、ＣＰＵ７１は、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の詰まりを判定する。このように、液体循環装置３０は、センサ等の外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の詰まりを検出するための構成を追加することなく、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５における詰まりを検出することができる。

また、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が調整最小値（第３閾値）であるときの時間が、予め設定された時間（第４閾値）以上である場合に、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５で詰まりが生じていると判定する。これは、フィルタ詰まりが生じていない正常時でも、循環流路３１内の気泡の流入等による影響で、減圧ポンプ（第２循環ポンプ３６）の出力が瞬間的に最小になることがある。しかしながら、ＣＰＵ７１は、所定の時間（第４閾値）の間、第２循環ポンプ３６の駆動電圧が調整最小値を維持したときに、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５で詰まりが生じていると判定することで、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５で詰まりを適切に判定することができる。

以上説明した実施形態によれば、液体循環装置３０、液体吐出装置１０及びプリンタ１は、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の詰まりを判定できる。

なお、上記の実施形態では、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の出力が第３閾値であるときに、外部フィルタ５２及び内部フィルタ３１５の詰まりを判定する例を説明した。これは、第２循環ポンプ３６が第３閾値であるときには、第１循環ポンプ３３が第１閾値（調整最大値）となっているためである。しかしながら、ＣＰＵ７１は、フィルタ詰まり判定処理として、第２循環ポンプ３６の出力が第３閾値であることに加えて、第１循環ポンプ３３が第１閾値であることをさらに判定する構成としてもよい。また、上記の実施形態では、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の出力が第３閾値である状態が所定の時間継続したときにフィルタ詰まりと判定する例を説明した。しかしながら、ＣＰＵ７１は、第２循環ポンプ３６の出力が第３閾値である状態が所定の時間継続したときに加え、又は、第２循環ポンプ３６の出力が第３閾値である状態が所定の時間継続したときに変えて、第２循環ポンプ３６の出力が第３閾値である状態が累計時間又は累計回数が所定の閾値以上となったときに、フィルタ詰まりと判定してもよい。

また、上記の実施形態では、ノズル面圧の制御に用いる第１閾値を第１循環ポンプ３３の駆動電圧の調整最大値とし、第２閾値を第２循環ポンプ３６の駆動電圧の調整最大値とする例を説明したが、これに限定されない。例えば、ノズル面圧の制御に用いる第１閾値及び第２閾値は、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６を駆動できる最大電圧であってもよく、また、第１循環ポンプ３３及び第２循環ポンプ３６を駆動できる最大電圧より低い電圧値であってもよい。同様に、フィルタ詰まり判定処理に用いる第３閾値を第２循環ポンプ３６の調整最小値の範囲とする例を説明したがこれに限定されない。例えば、第３閾値を第２循環ポンプ３６の調整最小値よりも大きな値とし、ＣＰＵ７１は、この第３閾値以下となる第２循環ポンプ３６が第４閾値以上継続したときに、フィルタ詰まりと判定してもよい。

また、上記の実施形態では、圧力センサ３９は、バッファタンク３５の空気室の圧力を検出する構成であると説明したが、この構成に限定されない。圧力センサ３９は、第２流路３１２の圧力と、第３流路３１３の圧力とをそれぞれ検出し、平均値をモジュール制御部３８に供給する構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、液体循環装置３０がフィルタ３１５を有し、液体吐出装置１０が、液体循環装置３０の外部に設けられる外部フィルタ５２を有する構成を説明したが、これに限定されない。

また、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。

液体吐出ヘッドは、上記の他、例えば静電気で振動板を変形してインク滴を吐出する構造、あるいはヒータ等の熱エネルギーを利用してノズルからインク滴を吐出する構造等でもよい。

また、上記実施形態において、液体吐出ヘッドは、インクジェット記録装置等に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…プリンタ、１０…液体吐出装置、１１…ヘッド支持機構、１１ａ…キャリッジ、１２…媒体支持機構、１３…ホスト制御装置、２０…液体吐出ヘッド、２１…ノズルプレート、２２…基板、２３…マニフォルド、２４…アクチュエータ、２５…インク圧力室、２８…インク流路、３０…液体循環装置、３１…循環流路、３３…第１循環ポンプ（第１ポンプ）、３３…第１循環ポンプ、３４…バイパス流路、３５…バッファタンク、３６…第２循環ポンプ（第２ポンプ）、３６…第２循環ポンプ、３７…開閉バルブ、３８…モジュール制御部、３９…圧力センサ、５１…カートリッジ（液体補給タンク）、５２…外部フィルタ（フィルタ）、５８…ポンプ室、５９…圧電アクチュエータ、６０…圧電ポンプ、６１…逆止弁、６２…逆止弁、７１…ＣＰＵ（制御部）、７２…メモリ、７３…通信インターフェース、７４…循環ポンプ駆動回路、７６…バルブ駆動回路、７７…液体吐出ヘッド駆動回路、１００…バッファ装置、１１１…キャリッジ、２０１…供給口、２０２…回収口、２１１…ノズル孔、２４１…電極、２４２…電極、３１１…第１流路、３１２…第２流路、３１３…第３流路、３１４…第４流路、３１５…内部フィルタ（フィルタ）、３４１…第１バイパス流路、３４２…第２バイパス流路、３５１…収容室、７２１…ＲＯＭ、７２２…ＲＡＭ。

Claims (5)

1. 液体補給タンクの液体を液体吐出ヘッドに供給する第１ポンプと、
   前記液体吐出ヘッドから前記液体を回収し、前記液体補給タンクに供給する第２ポンプと、
   前記液体補給タンク及び前記液体吐出ヘッドの間の流路に設けられるフィルタと、
   前記フィルタ及び前記液体吐出ヘッドの間の流路、並びに、前記液体吐出ヘッド及び前記第２ポンプの間の流路に接続され、前記第１ポンプから吐出された前記液体が流入するバッファタンクと、
   前記バッファタンク内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記バッファタンクの圧力に基づいて前記液体吐出ヘッドのノズル面圧を調整する調整循環中の前記第２ポンプの駆動電圧に基づき前記フィルタの詰まりを判定する制御部と、
   を備える液体循環装置。
2. 前記制御部は、前記第１ポンプの出力が第１閾値以上であり、前記第２ポンプの出力が第２閾値以下であると、前記フィルタに詰まりがあると判定する請求項１に記載の液体循環装置。
3. 前記制御部は、前記第２ポンプの出力が、前記第２閾値以下である状態が所定時間継続した場合に、前記フィルタに詰まりがあると判定する請求項２に記載の液体循環装置。
4. 前記フィルタは、前記第１ポンプ及び前記液体吐出ヘッドの間の流路に設けられる、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体循環装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体循環装置と、
   前記第１ポンプに接続される前記液体補給タンクと、
   前記液体吐出ヘッドと、
   前記液体循環装置と前記液体補給タンクとの間に設けられる外部フィルタと、
   を備える液体吐出装置。